日前，中国工程院王自然院士等撰文，详细论述了在 制造零碎 构造、设计与制造技术、人机关系方面正在发作的宏大革新，指出以“分散与集中相一致的制造零碎、 真假结合 的设计与制造手腕、 人机共融 的消费方式”为特征的 智能制造 空间将疾速构成，重塑需求牵引和 技术驱动 下的智能制造开展形式和技术体系。本文来自：信息与控制，作者王自然/库涛/朱云龙/于海斌，原文载于《信息与控制》2017,46(6)。
在基于泛在信息的智能制造时代，信息技术的少量涌现，以从未有过的才能，不时满足市场对制造业革新的技术需求，极大地冲击和促进制造业从传统形式向不曾有过的形式转变，使其逐渐进入新的、不时开展的信息环境与制造形式之中，这种新的信息环境与制造形式组成了智能制造空间，它的开展与变化将影响智能制造的开展．文章详细论述了在制造零碎构造、设计与制造技术、人机关系方面正在发作的宏大革新，并且指出以“分散与集中相一致的制造零碎、真假结合的设计与制造手腕、人机共融的消费方式”为特征的智能制造空间将疾速构成，重塑需求牵引和技术驱动下的智能制造开展形式和技术体系。
引言
以后，全球正迸发新一轮科技和产业反动，特别是在制造业，2008年的经济危机当前，过来的“旭日产业”重新遭到注重．世界各国争相调整战略、顺应时代革新，对先进制造业停止前瞻规划．同时，经济的开展、社会的提高，使得人们已不只仅满足产品的可用，还要求特性化、高质量、不时创新等．在这种需求牵引下，制造业的中心义务曾经从传统的扩展规模向如何满足用户的特性化需求、如何为用户提供全流程特性化体验、如何为用户提供更好的效劳方向转变．相应地，对制造企业来说，面临着延长交货期、进步产质量量、降低本钱和改良效劳的压力，需求对不时变化的市场做出疾速反响．在多样化市场需求牵引的同时，以物联网、传感网、工业无线、３Ｄ打印、 机器人 等为代表的智能设备与技术，以及 人工智能 、 云计算 和 大数据 等信息技术的少量涌现，使得信息驱动下先进的制造技术成为释放将来制造业竞争力的关键。
自此，制造业进入了基于泛在信息的智能制造时代．信息爆炸的压力、技术的疾速提高、新产品的疾速研制、可继续开展的要求、全球性技术支持和售后效劳、市场和劳务竞争的全球化等，不只给制造业带来史无前例的技术应战，而且与此相顺应的商业形式和制造零碎也将随之发作宏大革新．新科技和新经济呼唤降生更先进的新一代制造形式，这也是全球制造业竞争的下一个战略洼地．信息技术将扮演着极端重要的角色．信息技术进入制造业是源于制造业需求，同时也推进了制造业的开展．信息技术并不是复杂地被使用，而是衍生出了物联网、务（效劳）联网、工业无线、工业互联网、互联制造等一系列新概念和新技术，并促进了一系列 智能化 设备研制和使用．泛在信息条件下，制造业在需求牵引和信息技术驱动下将疾速构成先进制造范畴的信息环境与相应的形式，也就是智能制造空间。
智能制造空间的特征剖析
随着信息技术与制造技术的不时深度交融，制造业将在制造零碎、设计与制造手腕、人机关系三个方面发生宏大革新，构成以“分散与集中相一致的制造零碎、真假结合的设计与制造手腕、人机共融的消费方式”为３大鲜明特征的智能制造空间，并以此推进在消费组织方式、资源聚集形式、产品设计手腕、人机交融关系方面的新一代智能制造的开展。
1、制造零碎的构成革新
历史上，从手工制造到大规模消费的开展完成了群众化产品的转变，而目前大规模消费正在向市场和客户驱动的特性化定制方向停止转变，并且将基于更高消费效率、更高的技术层次完成用户的特性化需求。
■ 消费形式的历程
在满足特性化需求的进程中，制造企业正在向设计和效劳端延伸．示，效劳的内容已不只仅是传统的售后、维修效劳，消费链中所包括的产品设计、加工制造等任何一局部都可以独立出来，成为为其它 企业效劳 的内容。
■ 效劳型制造
但是，散布式制造在管理上的难度是可想而知的．只要在网络的支持下，才使得它在经济上、完成技术上和工夫效率上可以实践可行．网络技术及网络协同制造技术和不时涌现的其它信息技术，支持和驱动着消费方式的开展.
大规模特性化定制消费和效劳型制造的开展趋向，使得制造形式由目前的集中式向散布式方向开展．消费链条将由更专业的单元停止灵敏组织，构成散布式制造形式，这种形式的实质是企业为追求利益最大化，其技术完成有赖于信息技术，特别是网络技术的开展．但是选择集中式制造形式还是散布式制造形式，要根据效益准绳，不是一切制造业都将走向大规模特性化定制消费和效劳型制造．相反地，大批量规范化制造仍将是高效率的消费方式．而一局部制造企业将在云计算、大数据、３Ｄ打印、机器人等新一代信息技术的驱动和支持下，取得更强的散布式制造才能．因而，制造零碎的革新将是一个按部就班、逐渐开展的进程，将来也必将构成集中式制造与散布式制造共存条件下的新一代制造零碎，从而满足规范化制造、特性化定制和效劳型制造等多维度制造的需求。
2、产品设计和制造手腕发作革新
三维ＣＡＤ技术，仿真技术和虚拟理想技术，使得一些范畴的设计任务发作了反动性的革新．经过三维ＣＡＤ设计的产品，经过虚拟仿真，在虚拟环境下停止虚拟制造，完成验证和修正，大大增加试制与重复，不只放慢了设计工夫，而且浪费了少量资料．虚拟制造将不只仅是设计的手腕，将来真假结合的制造手腕将掩盖从产品设计开展到工艺设计、进程设计，售后维护及回收等全部消费环节。
■ 真假结合的制造手腕
随着人工智能、机器学习和大数据的飞速开展，“数字孪生”技术，“平行零碎”技术为代表的真假结合技术，将会完成物理实体和虚拟对象的高度交融，构成基于数字模型的虚拟企业和基于自动化技术的理想企业镜像．
将来制造将是虚拟空间和物理空间相结合的制造，并将掩盖全部消费环节，使得整个制造进程进入数字网络世界．实体产品制造的全生命周期进程将在虚拟空间中发生映射，在虚拟空间中经过多物理量、多尺度、多概率的仿真进程完成对物理模型、传感器和智能参数等的更新，最终完成虚拟空间的优化后果在物理空间的及时反应和智能优化运转．随着真假并行才能的加强，虚拟制造空间所反映出的产品零碎真实水平将不时加强，不只企业产品设计质量、消费效率将大幅度进步，而且将引发面向全流程制造的革新．真假结合是智能制造空间研讨的重要特征，也是智能制造的一种形式。
3、人和制造零碎的关系发生新的革新
古代新信息技术使人可以“再进入”消费零碎．人将在物理层、执行层、决策层与制造零碎增强介入与协作，完成人、智能制造配备与机器人在制造进程中的协作．
■ 人机共融的层次体系
将来人机共融不只是消费方式革新的重要开展方向，而且是构筑智能制造空间的重要特征，也将是智能制造中的一个新形式．将机器的搜索、推理才能与人的推理、反应、联想、顿悟、学习才能相交融，协同处置决策成绩，机器无效地支持人完成组织的义务，人无效辅佐监管机器停止义务执行和学习，在制造零碎规划与管理、设备维护和制造执行等方面完成人机交融开展。
将来智能制造空间构造及开展
分散与集中共存、真假结合和人机共融将成为将来智能制造空间的次要特征，其结合关系如下图所示．这种关系的构成是制造业需求牵引和信息技术驱动下的必定后果，关系的不时开展也必将构成的一种新的制造形式和制造环境．在这种环境中，不只将泛在信息技术条件下的信息技术同工业技术停止深度交融，而且应用信息技术创新开展新的工业技术。
■ 智能制造空间
在微观层面，智能制造空间将打破传统的物理区域限制，不时涌现的少量信息技术将推进散布式制造才能的疾速开展，以便满足产品大规模特性化定制的迫切需求，消费组织体系将疾速发作革新，使制造业自身构成新的制造形式和信息环境，并进一步推进消费形式的革新．
在微观技术层面，智能制造空间将减速人工智能、大数据、数字孪生、云计算等信息技术在制造业产品设计、消费方式、组织体系、管理形式等方面的深化使用，完成从产品设计、虚拟仿真到制造执行的全息化智能制造零碎，并将构成智能制造空间的技术体系。
■ 智能制造空间根底实际与技术体系
树立以人机交融、真假结合、分集一致为次要特征的制造形式新构造和新框架，完成从需求走向理论，这触及少量的实际有待进一步研讨，包括面向效劳型制造的横向集成形式；面向大批量特性化产品设计的协同创新；支持制造资源网络化、效劳化和专业化的制造进程协同管理；物联网和云计算环境下新型工业软件体系构造；面向产品全生命周期工业大数据管理和信息共享平安体系；面向复杂配备的自动运维效劳管理和决策优化等，都将支持智能制造空间的开展。
在中心关键技术方面，将首先在设备级制造空间、单元级制造空间、工厂跨层制造空间和跨域消费网络空间等层面上发生影响，并发生出与之相应的关键技术，详细包括：面向真假并行的产品设计、仿真及优化；人机物三元协同与知识集成共享；支持制造企业的产品协同设计和群众参与的社会化产品设计；分散与集中共存环境下的制造资源衔接、配置调度与协同优化；支持制造单元灵敏自组织、效劳虚拟化和全价值网络调度与优化；人机共融与互操作效劳管理；人机共融进程的智能监控、安康剖析、产品功能和质量评价。
结论和瞻望
纵观整个制造业的开展进程，制造工艺和顺应工艺的制造配备是制造业技术开展的重要内容，不断遭到人们的关注．在基于泛在信息的智能制造时代，除了制造工艺与制造配备之外，制造环境与条件的重要性越来越凸现出来，成为了制造技术提高的标志，对制造业的开展至关重要．随着信息技术的疾速开展和两化交融的深化开展，在智能制造的开展中，智能制造环境将是对制造业开展发生重要影响的范畴。
智能制造空间的研讨是对将来制造业信息环境和形式革新和开展的判别与预测．我们有必要对分集一致的制造零碎组织、真假结合的制造进程、人机交融的制造手腕所触及的相关技术展开深化研讨，探究其互相之间的关系、组成要素、运转机理、协同机制和演化规律，并结合新一代信息信息技术展开智能制造空间个性关键技术研讨，构建智能制造空间根底设备平台、实验验证平台和公共效劳平台，保证和促进智能制造的开展，为迎接制造业的大革新做好充沛预备。